Cúmulos de galaxias validan la Teoría de Einstein

Artículo publicado por Yudhijit Bhattacharjee el 28 de septiembre de 2011 en Science Now

Poner a prueba la gravedad es simple: salta desde la ventana del segundo piso y mira qué pasa. Es mucho más difícil poner a prueba la teoría de la gravedad de Albert Einstein – la Teoría de la Relatividad General – que dice que la masa de un objeto curva el espacio y el tiempo a su alrededor. Aunque los investigadores han demostrado la relatividad general en la escala del sistema solar, la validación a escalas cósmicas ha sido más difícil. Eso es exactamente lo que ha hecho ahora un grupo de astrofísicos en Dinamarca.

Los investigadores, encabezados por Radek Wojtak del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague, se propusieron poner a prueba una predicción clásica de la relatividad general: que la luz pierde energía conforme escapa de un campo gravitatorio. Cuanto más fuerte sea el campo, mayor será la pérdida de energía sufrida por la luz. Como resultado, los fotones emitidos desde el centro de un cúmulo de galaxias – un objeto masivo que contiene miles de galaxias – debería perder más energía que los fotones que llegan desde el borde del cúmulo, ya que la gravedad es más fuerte en el centro. Y así, la luz que emerge del centro debe tener una longitud de onda más larga que la luz procedente de los bordes, moviéndose hacia el extremo rojo del espectro de luz. El efecto se conoce como desplazamiento gravitatorio al rojo.

Abell 2744, el Cúmulo de Pandora © by thebadastronomer


Wojtak y sus colegas sabían que la medición del desplazamiento gravitatorio al rojo dentro de un único cúmulo de galaxias sería difícil, debido a que el efecto es muy pequeño y tiene que separarse del desplazamiento al rojo causado por la velocidad orbital de las galaxias individuales dentro del cúmulo y el desplazamiento al rojo provocado por la expansión del universo. Los investigadores abordaron el problema haciendo un promedio de los datos recopilados a partir de 8000 cúmulos de galaxias por el Sloan Digital Sky Survey. Se tenía la esperanza de detectar el desplazamiento gravitatorio al rojo “mediante el estudio de las propiedades de la distribución de desplazamiento al rojo de galaxias en los cúmulos, en lugar de mirar los desplazamientos al rojo de galaxias individuales por separado”, explica Wojtak.

Efectivamente, los investigadores descubrieron que la luz de los cúmulos estaba desplazada hacia el rojo en proporción a la distancia desde el centro del cúmulo, según lo predicho por la relatividad general. “Pudimos medir pequeñas diferencias en el desplazamiento al rojo de las galaxias y ver que la luz procedente de las galaxias en el centro de un cúmulo tenía que ‘arrastrarse’ a través del campo gravitatorio, mientras que la luz de las galaxias exteriores surgía con mayor facilidad”, comenta Wojtak. Los hallazgos aparecen on-line hoy en Nature.

Además de confirmar la relatividad general, los resultados apoyan el modelo del universo de Materia Oscura Fría Lambda, un modelo cosmológico ya popular según el cual la mayor parte del cosmos se compone de un material invisible que no interactúa con la materia que forma estrellas y planetas. La prueba también presta apoyo a la energía oscura, la misteriosa fuerza que parece estar separando el universo.

David Spergel, astrofísico de la Universidad de Princeton, felicita a Wojtak y sus colegas por “combinar inteligentemente” un gran conjunto de datos de cúmulos para detectar un “efecto sutil”. Spergel comenta que: “Ésta es otra victoria para Einstein. … Esta prueba sobre los cúmulos sugiere que vivimos en un universo extraño con materia y energía oscuras, pero uno en el que la Teoría de la Relatividad de Einstein es válida a gran escala”.


Autor: Yudhijit Bhattacharjee
Fecha Original: 28 de septiembre de 2011
Enlace Original

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Comments (14)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Yudhijit Bhattacharjee el 28 de septiembre de 2011 en Science Now Poner a prueba la gravedad es simple: salta desde la ventana del segundo piso y mira qué pasa. Es mucho más difícil poner a prueba la te…..

  2. MeMars

    Una entrada muy interesante, pero creo que has cometido una imprecisión: La gravedad del objeto no es la que curva el espacio-tiempo, es la masa del cuerpo el que lo curva, siendo una consecuencia de este espacio curvado la gravedad.

    Una Web cojonuda, seguir así!

    • Muy acertado el apunte, estaba así en el original y se me pasó por alto. Efectivamente es la masa la que curva el espacio-tiempo y la gravedad sería la consecuencia de esta curvatura, no el origen.

      Gracias!

  3. Fandila

    Una cuestión que siempre me he preguntado:
    Si la densidad del vacío va siendo menor con la expansión la velocidad de luz debería incrementarse, cosa que niega el parámetro adimensional alfa.
    ¿La densidad del vacío cósmico disminiye con la expansión? ¿De no ser así la espuma cuántica genera la materia para rellenar entre la que se va diluyendo?

    Gracias

    • “Densidad del vacio” es una contradicción, quieres decir densidad del universo, por que el vacio en si tiene densidad de materia = 0. La densidad del universo en las teorias inflacionarias efectivamente desciende, pero eso no afecta al límite de la velocidad de la luz. La espuma cuántica que mencionas es una hipótesis que dice que en el vacio pueden haber fluctuaciones de densidad de materia y radiación, debido al principio de incertidumbre de Heisenberg, de forma que continuamente se crea y se destruye materia y energia pero en grado infinitesimal (del orden de la constante de Planck, 0,000… 38 ceros).

      • Fandila

        Me refiero a la densidad de “vacío” entre comillas. ¿Donde se encuentra el 94%de la energía materia oscura? Pues qué es el vacio o espacio, ¿la nada?

        Un saludo.

  4. Està muy bien esta validaciòn de la RG, lo que no logro comprender como es que siempre se estè validando la materia oscura, cuando lo que se ha podido encontrar de èsta no es otra cosa que indicios, no la materia oscura en sì.

    • reneco

      Estoy en las mismas, que la masa curve el espacio a gran escala no añade ni quita a la hipótesis de la materia oscura en sì

      • Segun tengo entendido, la curvatura observada de la luz no queda explicada por la masa visible, hace falta más materia, así que se supone que hay una ingente cantidad de materia no observable. Parte de esta materia no tiene porque ser muy exótica: podria tratarse de una estrella enana blanca demasiado pequeña para ser observable a tanta distáncia com estamos. También se postula con la materia oscura exótica, compuesta de partículas elementales todavia no descubiertas.

  5. Fandila

    Volvemos a lo mismo, qué son los campos. Por ejemplo eléctrico y magnético que constituyen el fotón. El fotón no es oscuro, es lo más claro, pero ¿de qué se constituyen sus campos?. Donde se encuadran esas partículas de 10^-38 dimensión o tamaño, necesarias para la polarización de la luz. Como verlas, verlas, difícil va a ser, pero detectarlas, ya lo creo.

    Gracias.

  6. [...] La luz de las distintas galaxias que forman parte de un cúmulo de galaxias, se ha estudiado para comprobar la teoría de la relatividad de Einstein. La luz de las galaxias del cúmulo pierde energía cuando abandona el campo gravitatorio del cúmulo. En el centro del cúmulo, donde la fuerza de la gravedad es mayor, la luz pierde más energía, y muestra un mayor desplazaminto al rojo que en los bordes del cúmulo, Cúmulos de galaxias validan la Teoría de Einstein. [...]

  7. Fandila

    Qué de extraño tiene, la luz es afectada por la gravedad y el fotón posee un escuetísimo campo magnético por el que puede alterarse por campos magnéticos exteriores muy potentes o potentísimos.
    Por otro lado la velocidad de la luz desciende para medios más densos.
    No todos los fotones son igual de energéticos, depende de la energía con que han sido creados. Las interacciones pueden hacer que se elongen lo que supone un decremento de energía. Ello puede detectarse como un corrimiento al rojo. Por el contrario un corrimiento al azul puede significar lo contrario.

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